CN103327581B - 用于温室无线监控的通讯方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于通讯领域，提供了一种用于温室无线监控的通讯方法和装置，该方法包括：主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令；点控制单元采集所需要的数据，由主控制单元接收点控制单元上传的数据；主控制单元接收并分析处理完数据后，主控制单元和点控制单元根据预先设定的休眠时间值进入休眠模式，直到进入下一数据采集状态。本发明实施例在主控制单元接收并处理完数据后，主控制单元与点控制单元按照预先设定的时间，进入到低功耗的休眠状态，至此往复循环，大大减少了电池能量的损耗，从而达到增加电池使用寿命的目的。

Description

用于温室无线监控的通讯方法及装置

技术领域

本发明属于通讯领域，尤其涉及一种用于温室无线监控的通讯方法及装置。

背景技术

在温室中种植作物时，为提高其生长效率，工作人员需要对温室中大棚中影响作物生长的环境因子(温度、湿度、光照度、CO₂浓度、营养液浓度等)及时有效的进行控制调节。从而实现温室内作物优质、高效、高产的目的。

目前所采用的对温室内环境的监控装置，包括主控制单元和设置于温室中的多个点控制单元，各点控制单元上安装有传感器和无线模块，点控制单元采集环境因子数据，由无线单元将数据传送至主控制单元。主控制单元根据采集的数据进行分析判断，以及时的对异常变化作出相应的控制措施。

上述装置较好的解决了对于温室内对于各异常因素变化进行自动监控的问题。而且，为避免现场布线所带来的麻烦，上述主控制单元及各点控制单元一般采用无线的电池作为其供电电源，这样，各点控制单元可以灵活方便的安装于温室的各个装置，使采集的数据更为精确。

但是，使用电池供电所带来的问题是，普通的电池容易使用完，工作人员更换电池的周期较短，增加了工作人员的任务量。而为了提高电池使用周期所采用的高存储容量的电池，其价格也相应的增加，对于一套装置，在主控制单元和各个点控制单元分别换置高存储容量电池，无疑会带来成本的大幅增加。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于温室无线监控的通讯方法及装置，旨在解决现有技术中电池使用寿命短的问题，以减少工作人员的任务量。

本发明实施例是这样实现的，一种用于温室无线监控的通讯方法方法，所述方法包括下述步骤：

主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令；

点控制单元采集所需要的数据，由主控制单元接收点控制单元上传的数据；

主控制单元接收并分析处理完数据后，主控制单元和点控制单元根据预先设定的时间进入休眠模式，直到下一数据采集状态。

本发明实施例的另一目的在于提供一种用于温室无线监控的通讯装置，所述装置包括：

主控制单元：用于向点控制单元发送采集数据的控制命令和接收点控制单元采集的数据，在接收完数据并分析处理后根据预先设定的时间进入休眠模式；

点控制单元：用于采集数据并将其发送至主控制单元，在发送完数据后根据预先设定的时间进入休眠模式。

在本发明实施例中，主控制单元向点控制单元发送采集数据的命令，点控制单元接收到命令后进行数据采集并将其上传至主控制单元，主控制单元对上传的数据进行分析处理。在接收处理完数据后，根据预先约定的时间值，主控制单元与点控制单元均进入到低功耗的休眠状态，使主控制单元和点控制单元所消耗的功率下降到约为其工作时间与休眠时间的比值，而且主控制单元点控制单元的工作时间相对于休眠时间很短，大大减少了其消耗的功率，从而解决了现有技术中电池使用寿命短的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于温室无线监控的通讯方法的实现流程图；

图2是本发明第一实施例提供的用于温室无线监控的通讯方法的实现流程图；

图3是本发明第二实施例提供的用于温室无线监控通讯方法的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的用于温室无线监控通讯的结构框图；

图5是本发明实施例提供的用于温室无线监控通讯的结构框图；

图6是本发明实施例提供的用于温室无线监控通讯的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，主控制单元发送一次读取点控制单元所采集的数据的命令，点控制单元收到该命令后，进行数据的采集并上传，主控制单元接收上传的数据并进行分析处理后，主控制单元与点控制单元均按照预先设定的时间值进入低功耗的休眠状态，而且休眠状态相对控制单元工作的时间较长，使得主控制单元和点控制单元所消耗的功率大大减少，从而有效增加电池的使用寿命。

实施例一：

图1示出了本发明用于温室无线监控的通讯方法实现流程，详述如下：

在步骤S101中，主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令。

点控制单元结束休眠进入接收状态后，且在主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令之前，点控制单元处于等待状态，其现有技术中一般处于连续上电的工作模式，作为对其改进之处，可选用更为省电的工作模式，即处于周期性的休眠与工作交替状态(也称为心跳工作模式)。比如说：如果设置点控制单元在单个周期内处于工作状态的时间长度为10毫秒，单个周期内进入休眠模式的时间长度为300毫秒，那么，点控制单元在未接收到主控制单元发送采集数据命令，进行时间同步前，所消耗的功率约为未设置周期性的休眠与工作交替状态前的1/30，可降低点控制单元处电池的功率损耗。

与上述点控制单元的心跳工作模式相对应的，主控制单元在向点控制单元发送采集数据的控制命令时，所发送控制命令的发送持续时间必须大于点控制单元在单周期内时间内的休眠时间。如果按照上述举例中的心跳工作模式，则主控制单元发送采集数据的控制命令的持续时间大于300毫秒，以使控制命令发送至点控制单元时，点控制单元至少存在接收的工作状态，提高其命令发送的可靠性。

在步骤S102中，点控制单元采集所需要的数据，由主控制单元接收点控制单元上传的数据。

点控制单元所需要采集的数据，主要包括温室大棚内的温度和湿度数据，当然，随着技术的不断发展，对温室大棚内的各项环境因子的控制也越来越严格，所采集的数据也相应的更加丰富，其包括光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等。

在步骤S103中，主控制单元接收并分析处理完数据后，主控制单元和点控制单元根据预先设定的休眠时间值进入休眠模式，直到进入下一数据采集状态。

该预先设定的休眠时间值，其大小由用户在通讯前设定，在主控制单元接收并处理完数据后，主控制单元与点控制单元均进入到休眠模式，该预先设定的时间值，一般设定为休眠模式结束时间值，该休眠时间的同步可以在主控制单元发送命令的时候即进行同步，在休眠时间结束时，主控制单元与点控制单元均重新进入数据采集处理的工作状态。

更为灵活的一种方式是：该预先设定的休眠时间值包含于主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令之中，此种操作方式的好处在于，根据现场的情况，可以灵活调整所需要采集数据的时间间隔，特别是对于环境因子相对为异常的情况下，可以在主控制单元减少控制命令中的休眠时间，使得采集的环境因子的数据实时性更高，控制更为精确；对于各种环境因子数据较为稳定的情况下，可适当的增加休眠时间。其调整灵活的同时，也能够降低主控制单元与点控制单元电池的功率损耗。

实施例二：

图2示出了本发明用于温室无线监控的通讯方法实现流程，详述如下：

该图所示的步骤S201与实施例一中的步骤S101相同，在此不作重复描述。

在步骤S202中，点控制单元采集并转换所需要的数据。

点控制单元中的传感器采集得到各环境因子的电信号，电信号经过A/D转换后得到数字信号，然后上传至主控制单元。

在步骤S203中，点控制单元根据控制命令及自己的位号确定发送时隙。

此步骤为对应在温室中设置有多个点控制单元。由于多个点控制单元上传采集的数据时需要花费一定的时间，为有效且省电的收取各点控制单元所采集的数据，本方法为各点控制单元分配了相应的发送时隙。发送时隙包括两个主要的参数，即发送时隙的时间长度与发送时隙距当前时间的时间值。本发明选取发送时隙的时间长度为点控制单元的应答时间，即各个点控制单元上传数据的时间，且由于各个点控制单元所上传的数据长度相差不大，因此，可以设定该应答时间为一常值；各点控制单元发送时隙距离当前时间的时间值包括两部分，分别为主控制单元当前发送完剩下的控制命令的时间值与位于该点控制单元位号之前的点控制单元发送的时间和。

关于发送时隙举例说明如下：

假设点控制单元的应答时间为50毫秒，位于首位的一号点控制单元当前收到主控制单元发送的命令中还有20个命令需要发送，根据协议，主控制单元发送完20个命令的时间为200毫秒，而一号点控制单元排在首位，无须等待其它点控制单元发送数据。因此，一号点控制单元的发送时隙为200毫秒后的50毫秒。

而二号点控制单元当前需要等待的时间则还需要加上一号点控制单元发送数据的时间值。因此，二号点控制单元的发送时隙为250毫秒后的50毫秒。

在步骤S204中，点控制单元进入休眠模式，判断发送时隙是否到达，若未到达，继续休眠。

由于在步骤S203中已经计算得到该点控制单元的发送时隙距离当前的时间值，故点控制单元在没有轮到自己发送数据时，进入到省电的休眠状态。

在步骤S205中，点控制单元发送时隙到达，点控制单元发送所需要数据，主控制单元接收并分析处理完数据。

上述所需要数据即所需要采集的各环境因子数据，如上例示，在一号点控制单元休眠时间200毫秒后，进入到上传数据状态，二号点控制单元休眠250毫秒后，进入上传数据状态。

在步骤S206中，主控制单元和点控制单元根据预先设定的时间进入休眠模式，并判断休眠时间是否结束，若未结束，继续休眠，若结束，则重新返回步骤S201重新发送采集命令，采集数据。

实施例三：

图3示出了本发明用于温室无线监控的通讯方法实现流程，其步骤S301、S302与实施例二所述的步骤S201、S202相同，在此不作重复陈述。

在步骤S303中，点控制单元发送所需要数据，主控制单元接收并分析处理完数据

在步骤S304中，主控制单元和点控制单元根据预先设定的时间进入休眠模式，并判断休眠时间是否结束，若未结束，继续休眠，若结束，则重新返回步骤S302重新发送采集命令，采集数据。

其与实施例二相比，主控制单元和点控制单元在结束预先设定时间值的休眠后，主控制单元并未向点控制单元发送采集数据的命令，点控制单元直接进入数据采集状态，其与实施例二相比，其采集效率更高，但是没有主控制单元发送采集命令，其不便于灵活设定主控制单元与点控制单元的休眠时间，其相应的灵活性降低，另外，由于缺少控制命令，点控制单元不能计算出自己相应的发送时隙，与实施例二相比，点控制单元不能没有在发送数据前的等待过程的休眠。

实施例四

图4给出了本发明用于温室无线监控的通讯方法实现结构框图。

如图左侧所示主控制单元1，包括CPU(中央处理单元)11，CPU分别与无线传送模块12和显示单元13相连，该CPU采用一般的单片机即可，无线传送模块可以选用GSM网络或者其他无线网络，显示单元选用LED显示屏或者液晶显示屏，根据实际需要灵活选用。通过一个主控制单元连接多个点控制单元，可以将各处的点控制单元采集的数据集中显示，方便用户查看与统计相应的数据信息。

如图右侧为点控制单元2，其可以为一个或者多个，实际情况中往往设置有很多个，本实施例给出两个。点控制单元包括CPU24，CPU分别连接传感器模块21、显示模块23和无线传送模块。考虑到各点控制单元安装在温室大棚的各个位置，其中的显示模块根据实际需要设置，如果连接有显示模块，则更加方便查看具体位置的信息。

上述装置中，主控制单元用于向点控制单元发送采集数据的控制命令和接收点控制单元采集的数据，在接收完数据并分析处理后根据预先设定的休眠时间值进入休眠模式；点控制单元用于采集数据并将其发送至主控制单元，在发送完数据后根据预先设定的时间进入休眠模式，实现低功耗的运行。

实施例五

图5给出了本发明用于温室无线监控的通讯方法实现结构框图。

其与实施例四的区别在于增加有控制终端3，该控制终端包括无线传送模块31，CPU32和调整单元33，在主控制单元接收到点控制单元上传的数据，并进行对照分析时，如果发现有异常情况，则根据异常情况采取相应的调整措施，发送控制命令，由无线传送模块(当然也不局限于无线网络，本发明所述方法在有线网络中也可以)，比如GSM网络模块或者其它射频模块将数据发送至控制终端，控制终端调节相应的阀门，如加热设备、通风设备等，照明设备、卷帘等，以改变现场环境参数，自动实现对其调节控制。

实施例六

图6给出了本发明用于温室无线监控的通讯方法实现结构框图。

其与实施例四的区别在于，主控制单元接收的数据信息和异常情况信息由远程无线传送模块14(如GSM模块)直接传送至远端控制单元4，该远程控制单元包括分析处理系统42和远程无线传送模块41。(数据通过无线网络传送，也可以选用有线网络进行传送，如互联网等，使用户在各地都能方便的查看到大棚的环境参数信息，对异常作出相应的操作。)而控制终端与主控制单元通过无线相连(如近距离射频网络)，远程控制单元将控制命令发送到主控制单元，再由主控制单元通过无线网络(近距离无线射频网络)发送相应的控制命令。此处引入远程控制终端的目的在于可以更加灵活的方便工作人员在远端对温室大棚数据的调控。

在本发明实施例中，在主控制单元向点控制单元发送控制命令进行时间同步前，点控制单元处于心跳工作模式，即处于周期性的休眠与工作交替状态；在主控制单元接收由点控制单元发送的数据时，各点控制单元根据自身的位号和控制命令中的信息，计算出发送时隙距当前的时间值进入到休眠状态，在发送时隙到达时进入发送数据状态，并且发送完数据后，点控制单元即根据预先设定的时间进入休眠模式，主控制单元接收并处理完相应的数据后，也按照预先设定的时间进入到休眠模式，使主控制单元和点控制单元都能够处于一个较低功耗的工作状态，大大节省电池的电能消耗，实现电池寿命的明显增加，免去工作人员频繁更换电池的麻烦。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于温室无线监控的通讯方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令；

点控制单元采集所需要的数据，由主控制单元接收点控制单元上传的数据；

主控制单元接收并分析处理完数据后，主控制单元和点控制单元根据预先设定的休眠时间值进入休眠模式，直到进入下一数据采集状态；

所述点控制单元为多个，在所述点控制单元采集所需要的数据，由主控制单元接收点控制单元上传的数据步骤中，包括如下步骤：

点控制单元采集所需要的数据；

点控制单元根据控制命令及自已的位号确定发送时隙；

进入休眠模式，等发送时隙到达时，发送所需要的数据；

所述点控制单元根据控制命令以及自己的位号确定发送时隙的步骤具体包括：所述发送时隙的时间长度为点控制单元的应答时间，各点控制单元发送时隙距离当前时间的时间值包括两部分，分别为主控制单元当前发送完剩下的控制命令的时间值与位于该点控制单元位号之前的点控制单元发送的时间和。

2.根据权利要求1所述的用于温室无线监控的通讯方法，其特征在于，所述预先设定的休眠时间值包含于主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令之中。

3.根据权利要求1所述的用于温室无线监控的通讯方法，其特征在于，所述预先设定的休眠时间值为休眠模式结束时间值。

4.根据权利要求1所述的用于温室无线监控的通讯方法，其特征在于，在点控制单元结束休眠进入接收状态后，且主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令之前，点控制单元处于周期性的休眠与工作交替状态。

5.根据权利要求4所述的用于温室无线监控的通讯方法，其特征在于，所述控制命令的发送持续时间大于点控制单元单个周期内的休眠时间。

6.根据权利要求1所述的用于温室无线监控的通讯方法，其特征在于，在所述主控制单元和点控制单元根据预先设定的时间进入休眠模式，直到下一数据采集状态步骤中，当休眠时间结束时，转至主控制单元向点控制单元发送采集数据的控制命令的步骤；或者转至点控制单元采集所需要的数据，由主控制单元接收点控制单元上传的数据的步骤。

7.一种用于温室无线监控的通讯装置，其特征在于，其包括：

主控制单元：用于向点控制单元发送采集数据的控制命令和接收点控制单元采集的数据，在接收完数据并分析处理后根据预先设定的休眠时间值进入休眠模式；

点控制单元：用于采集数据并将其发送至主控制单元，在发送完数据后根据预先设定的时间进入休眠模式；

所述点控制单元为多个，所述点控制单元还用于：元采集所需要的数据；根据控制命令及自已的位号确定发送时隙；进入休眠模式，等发送时隙到达时，发送所需要的数据；

且所述点控制单元根据控制命令以及自己的位号确定发送时隙具体包括：所述发送时隙的时间长度为点控制单元的应答时间，各点控制单元发送时隙距离当前时间的时间值包括两部分，分别为主控制单元当前发送完剩下的控制命令的时间值与位于该点控制单元位号之前的点控制单元发送的时间和。

8.根据权利要求7所述的用于温室无线监控的通讯装置，其特征在于，还包括：

远程控制单元：用于接收主控制单元所接收的数据信息，包括数据超标报警信息；

控制终端：用于接收主控制单元或者远程控制单元所下发的控制命令，对异常情况作出相应的调整。